1、0805封裝的制作(貼片分立元件)
1.1、制作焊盤
1.1.1、計算焊盤尺寸
對於0805來說,貼片電阻和貼片電容的封裝是一樣的,首先計算PCB焊盤的寬度X,高度Y和總長度G。
因為我們制作0805封裝,所以PCB焊盤寬度X = 1.20mm,PCB焊盤高度Y = 1.40mm,PCB總長度G = 3.20mm。
1.1.2、制作焊盤
Begin Layer(Top層):Regular Pad選擇Rectangle,Width=1.20mm,Height=1.40mm;
SOLDERMASK_TOP(綠油層):Regular Pad選擇Rectangle,Width=1.2mm+4~20mil(0.1mm~0.5mm),
Height=1.4mm+4~20mil (0.1mm~0.5mm) ;
PASTEMASK_TOP (鋼網層) :Regular Pad選擇Rectangle,Width=1.2mm,Height=1.4mm;
其他層不用考慮,設置界面如下圖所示。
之后保存為焊盤文件r0805_1mm2_1mm4.pad。
1.2、制作封裝
1.2.1、各層的尺寸約束
表貼封裝必須包含的層:
- 元件實體范圍(Place_bound)
含義:表明在元件在電路板上所占位置的大小,防止其他元件的侵入,若其他元件進入該區域則自動提示DRC報錯。
形狀:分立元件的Place_bound一般選用矩形。
尺寸:元件體以及焊盤的外邊緣+10~20mil,線寬不用設置,一般畫封裝畫個大概就行,不用特地計算 - 絲印層(Silkscreen)
含義:用於注釋的一層,這是為了方便電路的安裝和維修等,在印刷板的上下兩表面印刷上所需要的標志圖案和文字代號等,例如元件標號和標稱值、元件外廓形狀和廠家標志、生產日期等等。
形狀:分立元件的Silkscreen一般選用中間有缺口的矩形。若是二極管或者有極性電容,還可加入一些特殊標記,如在中心繪制二極管符號等。
尺寸:比Place_bound略小(0~10 mil),線寬可設置成5mil(0.1mm~0.2mm)。 - 裝配層(Assembly)
含義:用於將各種電子元件組裝焊接在電路板上的一層,機械焊接時才會使用到,例如用貼片機貼片時就需要裝配層來進行定位。
形狀:一般選擇矩形。不規則的元件可以選擇不規則的形狀。需要注意的是,Assembly指的是元件體的區域,而不是封裝區域。
尺寸:一般比元件體略大即可(0~10mil),線寬不用設置。
1.2.2、設置參數、柵格grid和原點
打開PCB_Editor,File->new,選擇Package symbol並設置好存放路徑以及封裝名稱
Setup->Design Parameter設置單位,圖紙大小、柵格等,Setup ->Changing Drawing Origin,使用命令窗口可以重新設置原點。
1.2.3、放置焊盤
Setup->User Preferences->Paths->Library->padpath中設置要使用的焊盤路徑
Layout->Pins,並在options中選擇好配置參數,在繪圖區域放置焊盤。放置時可以使用命令來精確控制焊盤的位置
1.2.4、放置各類標識
放置元件實體區域(Place_Bound)
- Place_Bound的尺寸:焊盤的外邊緣+10~20mil,線寬不用設置。
放置絲印層(Silkscreen)
- 絲印的尺寸:比Place_bound略小(0~10 mil),表貼類是貼着Place_Bound的邊界。
放置裝配層(Assembly)
- 一般跟絲印層一樣
放置元件標示符(Labels)
- 標示符包括裝配層Assembly_Top和絲印層Silkscreen_Top兩個部分,options里的設置也分兩部分
放置器件類型(Device,非必要)
- Layout->Labels->Device,Options中選擇Assembly_Top,設置器件類型為Reg。
設置封裝高度(Package Height,非必要)
- Setup->Areas->Package Height,選中封裝,在options中自動彈出Place_Bound_Top,並設置高度的最小和最大值。
1.2.5、生成dra
至此一個電阻的0805封裝制作完成,保存退出后在相應文件夾下會找到r0805_1mm2_1mm4.dra和r0805_1mm2_1mm4.psm兩個文件。(其中,dra文件是用戶可操作的,psm文件是PCB設計時調用的)。
保存時若提示警告“Sector table not empty. Use dbdoctor to resolve”,則需執行Tools->Database Check,全選即可。
2、DIP封裝的制作(直插分立元件)
通孔分立元件主要包括插針的電阻、電容、電感等。本文檔將以1/4W的M型直插電阻為例來進行說明。
2.1、制作焊盤
2.1.1、計算焊盤尺寸
假設元件直插引腳直徑為:PHYSICAL_PIN_SIZE,則對通孔焊盤的各尺寸如下表所示:
假如引腳直徑PHYSICAL_PIN_SIZE =20 mil,Drill Diameter = 32mil,Regular Pad = 48mil,Anti-pad = 68mil,Inner Diameter = 52mil,Outer Diameter = 68mil,Spoke width = 18mil。
2.1.2、熱風焊盤Thermal Relief制作
建DIP焊盤之前必須設置參數如下:
Setup->Design Parameters->Design->Left X: -10000, Lower Y: -10000,-10000可以根據具體情況選取,設置的目的在於防止Add->Flash時報錯“Arc segment is outside of the extents”。
熱風焊盤最后是要放在通孔焊盤的中間層,生成dra和fsm。
File->New,在New Drawing對話框中選擇Flash symbol,命名一般以其外徑和內徑命名,這里設為TR_68_52,如下圖所示。
注意,Flash符號是直插類焊盤調用的,SMD焊盤不調用。
Add->Flash,並在填入Inner Diameter、Outer Diameter和Spoke width,如下圖所示。
Setup->User Preferences->Paths->Library->psmpath中設置要使用的焊盤路徑
2.1.3 、通孔焊盤制作(生成.pad)
Pad Designer->File->New-> pad48cir32d
其中,48表示外直徑(Regular Pad),cir表示圓形,32表示內直徑(Drill Diameter),d表示鍍錫,用在需要電氣連接的焊盤或過孔,若是u則表示不鍍錫,一般用於固定孔。
Plated是指鑽孔壁加鍍錫,鍍錫用在需要電氣連接的焊盤或過孔,不鍍錫一般用於固定孔。
- Regular Pad,正規焊盤,在正片中看到的焊盤,也是通孔焊盤的基本焊盤。
- 隔熱焊盤(Thermal Relief)也叫熱風焊盤和花焊盤,在負片(所謂負片就是在片中看到的就是要被腐蝕掉的,看不到的就是要保留下來的)中有效。
- 隔離焊盤(Anti Pad),也是在負片中有效,用於在負片中焊盤與敷銅的隔離。
頂層(BEGIN LAYER)的設置
- Regular Pad的Width和Height與Regular Pad的直徑 (48 mil) 相同,Geometry選擇Circle,Width填入48mil即可;
- Thermal Pad必須選擇Flash,並選擇剛制作的熱風焊盤TR_68_52,此時會自動彈出Width (68) 和Height (68) ;
- Anti Pad的Width和Height設置與Thermal Relief相同即可,無論如何,Begin Layer的Thermal Relief和Anti Pad總是比Regular Pad大約20mil (0.5mm) 。
中間層(DEFAULT_INTERNAL)的設置、底層(END_LAYER)的設置
- 與Begin Layer設置相同即可。
阻焊層的設置
- 阻焊層(SOLDERMASK_TOP和SOLDERMASK_BOTTOM),Solder Mask=Regular Pad直徑+4~20 mil(焊盤直徑越大,這個值也可酌情增大)。
助焊層(可不設置):此層僅用於表貼封裝,在直插元件的通孔焊盤中不起作用,可不填。
2.2、制作封裝
2.2.1、各層的尺寸約束
除絲印層的形狀外,直插分立元件的約束與1.2節基本類似。
對於絲印層,其形狀與元件性質有關:
- 對於直插式電阻、電感或二極管,絲印層通常選擇矩形框,位於兩個焊盤內部,且兩端抽頭;
- 對於直插式電容,一般選擇絲印框在焊盤之外,若是扁平的無極性電容,形狀選擇矩形;若是圓柱的有極性電容,則選擇圓形。
- 對於需要進行標記的,如有極性電容的電容的正端或者二極管的正端等,除卻焊盤做成矩形外,絲印層也可視具體情況進行標記。
2.2.2設置參數、柵格grid和原點
2.2.3放置焊盤
2.2.4放置各類標識
放置元件實體區域(Place_Bound)
放置絲印層(Silkscreen)
放置裝配層(Assembly)
放置元件標示符(Labels)
放置器件類型(Device,非必要)
設置封裝高度(Package Height,非必要)
2.2.5生成dra
3、SMD IC封裝的制作
表貼IC是目前電子系統設計過程中使用最為廣泛地,本文以集成運放AD8510的SO8為例來進行敘述。其尺寸圖如下所示。
上面單位是mm(inches),1 inch = 1000 mil。
3.1、制作焊盤
3.1.1、計算焊盤尺寸(SOP,SSOP,SOT)
對於如SOP,SSOP,SOT等符合下圖的表貼IC。其焊盤取決於四個參數:腳趾長度W,腳趾寬度Z,腳趾指尖與芯片中心的距離D,引腳間距P,如下圖:
上圖中的“+”號是芯片的中心點,可理解成PCB的原點。
SOP,SSOP,SOT封裝焊盤與PCB焊盤的關系
根據上表公式,AD8510的W = (50mil+15.7mil)/2 = 33mil,PCB焊盤長X = 81mil,引腳間距P = 50mil,腳趾寬度Z = 16mil,PCB焊盤寬Y=24mil
3.1.2、計算焊盤尺寸(QFN,QFP,BGA)
上圖是QFN封裝(來自於ATmega88PA-MU)
上圖中焊盤間距e=0.45mm,焊盤寬度b=0.22mm,焊盤長度L=0.40mm,根據下表可知,焊盤寬度X=0.26mm,外延Tout=0.15mm,內沿Tin=0.05mm。
通常情況下,外延取0.25 mm,內延取0.05 mm。
3.1.3、焊盤制作
從上節可知,AD8510的W = (50mil+15.7mil)/2 = 33mil,PCB焊盤長X = 81mil,引腳間距P = 50mil,腳趾寬度Z = 16mil,PCB焊盤寬Y=24mil。
參考AD8056的SO8封裝尺寸,W=(16+50)/2=33 mil,P= 50mil,Z=(19.2+13.8)/2=17.5 mil,故而X取80 mil,Y取25 mil。
- Begin Layer(Top層):選擇Rectangle,Width = 81mil,Height = 24mil;
- SOLDERMASK_TOP(綠油層):選擇Rectangle,Width = 81mil + 4~20mil (0.1mm~0.5mm) ,Height = 24mil+4~20mil (0.1mm~0.5mm) ;
- PASTEMASK_TOP (鋼網層) :選擇Rectangle,Width = 81mil,Height = 24mil;
3.2、封裝制作
3.2.1、各層的尺寸約束
除絲印層外,表貼IC的各層約束規則與2.2.1類似,這里不再贅述。
- 對於絲印層,表貼IC的絲印框與引腳內邊間距10mil左右,線寬5mil,形狀與該IC的封裝息息相關,通常為帶有一定標記的矩形(如切角或者打點來表示第一腳)。對於sop等兩側引腳的封裝,長度邊界取IC的非引腳邊界即可。絲印框內靠近第一腳打點標記,絲印框外,第一腳附近打點標記,打點線寬視元件大小而定,合適即可。對於QFP和BGA封裝(引腳在芯片底部的封裝),一般在絲印框上切角表示第一腳的位置。
2.2.2設置參數、柵格grid和原點
芯片中心點到PCB焊盤外邊界的距離S,2xS=2xD + 48mil,2xD = (228.4mil+244mil)/2,所以D = 118.1mil, S = D + 24mil = 142mil,PCB焊盤長X = 81mil,S-X/2 = 102mil
參考AD8056的SO8封裝尺寸,D=(228.4+244)/4=118.1 mil,故而S=142 mil,取140 mil。與2.2.2中重復的部分這里不再贅述。
2.2.3放置焊盤
可以批量放置焊盤
2.2.4放置各類標識
放置元件實體區域(Place_Bound)
放置絲印層(Silkscreen)
放置裝配層(Assembly)
放置元件標示符(Labels)
放置器件類型(Device,非必要)
設置封裝高度(Package Height,非必要)
2.2.5生成dra
4、DIP IC封裝的制作
首先說明,DIP IC的第一腳一般用正方形,其他腳用圓形,但是這里不介紹IC,以SKHHLNA010為例進行說明。
通孔焊盤設計過程與2.1節類似,區別在於對於通孔IC,一般會用一個特殊形狀的通孔來表示第一腳,這里第一腳的焊盤用正方形,其他為圓形。
SKHHLNA010的尺寸圖(unit:mm)
SKHHLNA010的引腳直徑(實際並非圓柱體)不一樣,所以需要兩種通孔焊盤。較小的引腳長寬分別為0.7x0.3mm,此引腳的直徑按照0.7mm計算;較大的引腳長寬分別為1x1mm,此引腳的直徑按照1mm計算。上圖中較小引腳的間距為4.5mm = 180mil,較大引腳的間距為7mm = 280mil,較小引腳與較大引腳的間距為2.5mm = 100mil。
因此我們可以定義兩個焊盤。
4.1、制作焊盤
4.1.1、計算焊盤尺寸
設元件直插引腳直徑為:PHYSICAL_PIN_SIZE,則對應的通孔焊盤的各尺寸如下:
根據上面表格的公式,對於較大的引腳,PHYSICAL_PIN_SIZE = 1mm = 40mil,Drill Diameter = 52mil, Regular Pad = 82mil,Anti-pad = 102mil,Inner Diameter = 72mil,Outer Diameter = 102mil,Spoke width = 25mil;
對於較小的引腳,PHYSICAL_PIN_SIZE = 0.7mm = 28mil,Drill Diameter = 40mil, Regular Pad = 56mil,Anti-pad = 76mil,Inner Diameter = 60mil,Outer Diameter = 76mil,Spoke width = 18mil;
4.1.2、熱風焊盤Thermal Relief制作
建DIP焊盤之前必須設置參數如下:
Setup->Design Parameters->Design->Left X: -10000, Lower Y: -10000,-10000可以根據具體情況選取,設置的目的在於防止Add->Flash時報錯“Arc segment is outside of the extents”。
首先建立較大引腳的熱風焊盤TR_102_72mil。
其次建立較小引腳的熱風焊盤TR_76_60mil。
4.1.3、通孔焊盤制作(大焊盤)
首先建立較大引腳的通孔焊盤pad82cir52d。
Pad Designer->File->New-> pad82cir52d。
上面命名是因為Drill Diameter = 52mil, Regular Pad = 82mil,cir表示圓形焊盤,d表示鍍錫,若是u則表示不鍍錫。然后,Parameters選項中設置Drill Diameter (52mil),Drill/Slot symbol中Figure選擇Circle,Characters填入_S_(可隨意選擇),Width=10.0,Height=10.0。
之后設置Layers選項。
BEGIN LAYER的Regular Pad的Width和Height等於Regular Pad(82mil);
BEGIN LAYER的Therm Relief選擇Flash,同時添加Tr_102_72Mil;
BEGIN LAYER的Anti Pad的Width和Height設置與Thermal Relief相同即可
DEFAULT_INTERNAL和END_LAYER設置與BEGIN LAYER相同即可。
最后保存為pad82cir52d.pad即可。
4.1.4、通孔焊盤制作(小焊盤)
其次建立較小引腳的通孔焊盤pad56cir40d。
Pad Designer->File->New-> pad56cir40d
上面命名是因為Drill Diameter = 40mil, Regular Pad = 56mil,cir表示圓形焊盤,d表示鍍錫,若是u則表示不鍍錫。然后,Parameters選項中設置Drill Diameter (40mil),Drill/Slot symbol中的Figure若設置為NULL,在保存時會報警告“NCDRILL: Drill hole is defined”,因此Figure選擇Circle,Characters填入_S_(可隨意選擇),Width=10.0,Height=10.0。
之后設置Layers選項。
BEGIN LAYER的Regular Pad的Width和Height等於Regular Pad(56mil);
BEGIN LAYER的Therm Relief選擇Flash,同時添加Tr_76_60Mil;
BEGIN LAYER的Anti Pad的Width和Height設置與Thermal Relief相同即可,
最后保存為pad56cir40d.pad即可。
PCB Editor->Setup->User Preferences->Paths->Library->padpath中添加要使f的焊盤路徑。
4.2、封裝制作
4.2.1設置參數、柵格grid和原點
PCB_Editor->File->New->Package symbol,Drawing Name填入SKHHLNA010 (.dra)
之后點開並固定Allegro右側的Options,選擇Layout->Pins,在Options中選擇此次要使用的padstack。首先將幾個關鍵參數列在下面。
較小引腳的間距為4.5mm = 180mil,較大引腳的間距為7mm = 280mil,較小引腳與較大引腳的間距為2.5mm = 100mil。
4.2.2放置焊盤
可以批量放置焊盤
4.2.3放置各類標識
放置元件實體區域(Place_Bound)
放置絲印層(Silkscreen)
放置裝配層(Assembly)
放置元件標示符(Labels)
放置器件類型(Device,非必要)
設置封裝高度(Package Height,非必要)
4.2.4生成dra
5、總結
封裝制作完畢后,記得一定要對照數據手冊檢查。
參考鏈接:https://blog.csdn.net/LIYUANNIAN/article/details/82718734
https://www.cnblogs.com/dongfengweixiao/p/5819625.html
參考書籍:cadence高速電路板設計與仿真(第六版)-原理圖與PCB設計